本技術涉及具有用于使膜片振動的驅動部分的揚聲器裝置的技術領域，該驅動部分包括磁電路和壓電元件。

背景技術：

引文列表

專利文獻

專利文獻1：日本實用新型申請公開第h1-17917號

技術實現(xiàn)要素：

存在輸出由放大器放大的聲音的揚聲器裝置。例如，揚聲器裝置被配置為使得通過驅動磁電路使膜片振動，該磁電路包括磁體、軛和線圈，并且還通過伸縮壓電元件使膜片振動(例如，參見專利文獻1)。

在專利文獻1中描述的揚聲器裝置中，軛被設置為穿過環(huán)形磁體的中心，并且管狀線圈線軸被設置在磁體和軛之間。線圈纏繞在線圈線軸的外圓周面周圍，并且線圈被設置在軛和磁體之間形成的磁間隙中。壓電元件被形成為盤狀，并且耦合到線圈線軸在軸向方向(即，移動方向)上的一個端部。膜片耦合到壓電元件的中心部分。

在專利文獻1中描述的揚聲器裝置中，基于從放大器輸出的聲音信號將驅動電流供應給線圈，線圈與線圈線軸整體地移動，并且對應于線圈線軸的移動使膜片振動。同時，還基于從放大器輸出的聲音信號將電流供應給壓電元件，伸縮壓電元件來移動該壓電元件，并且也對應于壓電元件的移動使膜片振動。因此，膜片對應于線圈線軸和壓電元件二者的移動而被振動，并且聲音是根據(jù)膜片的振動輸出的。

在磁電路和壓電元件被用作使膜片振動的驅動部分的揚聲器裝置中，可以獲得通過使用磁電路的動態(tài)驅動和使用壓電元件的大驅動力所獲得的大振動振幅。因此，可以確保良好的聲音輸出。

技術問題

在上述包括兩種類型的驅動部分(即，磁電路和壓電元件)的揚聲器裝置中，膜片經(jīng)由壓電元件耦合到線圈線軸，并且由磁電路生成的驅動力經(jīng)由壓電元件從線圈線軸傳送到膜片。

因此，如果壓電元件抑制由磁電路生成的驅動力被傳送到膜片，則不能獲得大的振動振幅，并且不會在揚聲器裝置中輸出良好的聲音。期望由磁電路生成的驅動力無損耗地經(jīng)由壓電元件傳送到膜片。

而且，期望在較寬的帶寬中輸出不具有單峰特性的良好的聲音。

根據(jù)本技術的揚聲器裝置的目的是克服上述問題，以減少膜片中的驅動損耗，并確保在較寬的帶寬中良好的聲音輸出。

對問題的解決方案

首先，根據(jù)本技術的揚聲器裝置包括：至少部分地設置在軛和磁體之間的環(huán)形線圈線軸；纏繞在線圈線軸周圍的線圈，線圈被構造為隨線圈線軸移動，其中驅動電流被供給線圈；壓電元件，壓電元件的一端耦合到線圈線軸在移動方向上的一端，壓電元件被構造為在電流被供給壓電元件的情況下伸縮并且在與移動方向相同的方向上移動；以及具有耦合到壓電元件的另一端的內(nèi)圓周部分的膜片，膜片與壓電元件的耦合部分和壓電元件與線圈線軸的耦合部分位于移動方向上的直線上。

因此，由磁電路生成的驅動力經(jīng)由位于直線上的兩個耦合部分傳送到膜片。

第二，在上述揚聲器裝置中，期望壓電元件耦合到線圈線軸在圓周方向上的一部分。

因此，揚聲器裝置的驅動部分不太重。

第三，在上述揚聲器裝置中，期望設置多個壓電元件，并且在線圈線軸的圓周方向上以相等的間隔分開地設置多個壓電元件。

因此，確保壓電元件相對于線圈線軸的良好位置平衡。

第四，在上述揚聲器裝置中，期望壓電元件被形成為環(huán)形，并且壓電元件耦合到線圈線軸的整個圓周方向并且耦合到膜片的整個圓周方向。

因此，確保壓電元件相對于線圈線軸和膜片的良好位置平衡。

第五，在上述揚聲器裝置中，期望壓電元件是層疊型壓電元件，其中在移動方向上層疊各層。

因此，即使在低電壓下，壓電元件的移動量也是增加的。

第六，在上述揚聲器裝置中，期望執(zhí)行時間校正，以便使驅動電流被供給線圈時膜片的初始驅動時間與電流被供給壓電元件時膜片的初始驅動時間大致匹配。

因此，驅動電流被供給線圈驅動部分時膜片的相位與驅動電流被供給壓電驅動部分時膜片的相位之間的失配被校正。

第七，在上述揚聲器裝置中，期望執(zhí)行相位校正，以便使驅動電流被供給線圈時膜片的相位與電流被供給壓電元件時膜片的相位匹配。

因此，驅動電流被供給線圈驅動部分時膜片的相位與驅動電流被供給壓電驅動部分時膜片的相位之間的失配被校正。

第八，在上述揚聲器裝置中，期望壓電元件是使用d33模式的壓電元件。

因此，獲得壓電元件在移動方向上的大驅動力。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本技術，由于由磁電路生成的驅動力經(jīng)由位于直線上的兩個耦合部分傳送到膜片，因此膜片中的驅動損耗減少并且在較寬的帶寬中確保良好的聲音輸出。

應當注意，在本說明書中描述的效果僅僅是說明性的而不是限制性的，并且可以具有其它效果。

附圖說明

圖1結合圖2至圖9示出了根據(jù)本技術的揚聲器裝置的實施例，并且是揚聲器裝置的放大的橫截面視圖。

圖2是示出當在線圈驅動部分和壓電驅動部分中的每一個中執(zhí)行驅動時的脈沖響應特性的圖。

圖3是示出線圈驅動部分和壓電驅動部分中的每一個的相位特性的圖。

圖4是示出包括校正控制裝置的電路的示例的框圖。

圖5是示出包括校正控制裝置的電路的另一個示例的框圖。

圖6示出了在執(zhí)行時間校正和相位校正之前和之后的特性，并且是示出脈沖響應特性的圖。

圖7示出了在執(zhí)行時間校正和相位校正之前和之后的特性，并且是示出頻率響應特性的圖。

圖8是示出相關技術中僅包括線圈驅動部分的揚聲器裝置和根據(jù)本技術的揚聲器裝置在高帶寬處的頻率響應特性的圖。

圖9是根據(jù)替代實施例的使用壓電元件的揚聲器裝置的放大橫截面視圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本技術的揚聲器裝置的實施例。

在以下的描述中，示出了上下方向、前后方向以及左右方向，其中揚聲裝置指向的方向被定義為前方的方向。

應當注意到，下面描述的上下方向、前后方向以及左右方向是為了描述的方便，并且本技術可在不限于這些方向的情況下被應用。

<揚聲器裝置的配置>

揚聲器裝置1具有框架2以及附連到框架2的各個部分(參見圖1)。

框架2具有形成為環(huán)狀的底面部分3(底面部分3面向前后方向)，與底面部分3的外圓周部分連續(xù)的圓周面部分4，以及從圓周面部分4的前端向外延伸的凸緣狀附連部分5。底面部分3的中心孔形成為插入通孔3a。圓周面部分4傾斜，以便在向前移動時向外移位。

端子(未示出)附連到附連部分5或圓周面部分4的外表面。該端子被設置為用于連接到放大器(未示出)的端子部分。

環(huán)形磁體6附連到底面部分3的背面。磁體6具有比底面部分3的插入通孔3a小的中心孔6a。中心孔6a和插入通孔3a的中心軸是共同的。

軛7附連到磁體6的背面。軛7包括基座軛8和連接軛9。

基座軛8包括面向前后方向的盤形的基座面部分10，以及從基座面部分10的中心部分向前突出的桿狀插入突出部分11，并且基座面部分10和插入突出部分11一體成形。基座軛8的插入突出部分11的前端被插入磁體6的中心孔6a。因此，在磁體6的內(nèi)圓周面和插入突出部分11的外圓周面之間形成空間，該空間形成為磁間隙。

連接軛9被形成為環(huán)形形狀，并具有稍小于插入突出部分11在軸向方向上的長度的厚度。連接軛9的背面附連到在基座面部分10的正面處的外圓周側部分，并且連接軛9的正面附連到磁體6的背面處的外圓周側部分。

圓柱形線圈線軸12部分地設置在磁間隙中。線圈線軸12能夠在軸向方向(前后方向)上相對于插入突出部分11移動(往復運動)。

線圈13纏繞在線圈線軸12的外圓周面周圍。線圈13的兩端都從纏繞部分引出，并且連接到端子。線圈13被部分地設置在磁間隙中。

由于線圈13設置在磁間隙中，因此線圈13、磁體6和軛7構成磁電路。

應當注意到，揚聲器裝置1可以具有阻尼器，該阻尼器抑制線圈線軸12在軸向方向上的過度運動。

例如，三個壓電元件14、14和14的后端被耦合到線圈線軸12的前端。例如，在線圈線軸12的圓周方向上以相等的間隔分開地設置壓電元件14、14和14(為便于理解，圖1示出了處于與實際不同的位置關系的壓電元件14、14和14)。應當注意到，壓電元件14的數(shù)量是任意的，并且可以設置至少一個壓電元件14。但是，在設置多個壓電元件14、14、...的情況下，期望在圓周方向上以相等的間隔分開地設置壓電元件14、14、...。

例如，壓電元件14是在前后方向上延伸形成的層疊型壓電元件，并且其中在前后方向上層疊各層?？梢允褂脝螌有蛪弘娫?4。但是，就增加移位量(驅動力)而言，期望使用層疊型壓電元件。

在移動方向(前后方向)上層疊各層的層疊型壓電元件被用作壓電元件14的情況下，即使在低電壓下壓電元件14的移動量也增加，并且可以明顯地改進高頻特性。

使用d33模式的壓電元件14。通過使用d33模式的壓電元件14，可以在移動方向(前后方向)上獲得大驅動力，并且可以改進聲音質量。

此外，d33模式的壓電元件14的特征在于，每一層的移位量相同，而與厚度無關。因此，在層疊薄層以形成壓電元件14的情況下，可以在使壓電元件14小型化的同時確保大驅動力。但是，在厚度減小的情況下，耐受電壓降低。期望通過考慮驅動力和耐受電壓來確定壓電元件14的厚度。

此外，d33模式具有更大的啟動應力，并且與d31模式相比更不可能具有單峰特性。因此，d33模式的壓電元件14可以確保需要的聲壓，并改進廣域特性。

另外，壓電元件14的單層可具有簡單的形狀(諸如矩形和圓形)，這導致制造容易并降低了制造成本。

電線(未示出)連接到壓電元件14、14和14，并且連接到端子。電流經(jīng)由電線被供給壓電元件14、14和14。

膜片15的外圓周部分附連到框架2的附連部分5。在圓周方向上以相等的間隔設置的壓電元件14、14和14的前端耦合到膜片15的內(nèi)圓周部分。因此，膜片15與壓電元件14、14和14中的每一個的每個耦合部分、以及壓電元件14、14和14與線圈線軸12的每個耦合部分分別位于移動方向上的直線上。

膜片15使用其前端作為支點，對應于線圈線軸12在前后方向上的移動，以及壓電元件14、14和14在前后方向上的移動而振動。

膜片15對應于由磁電路的驅動引起的線圈線軸12的移動而振動，并且還對應于由壓電元件14、14和14的伸縮引起的移動而振動。因此，壓電元件14、14和14用作磁電路的一部分，并且還用作用于使膜片15振動的驅動部分。

圓頂形蓋16附連到膜片15的內(nèi)圓周部分。

<揚聲器裝置的操作>

在如上所述構造的揚聲器裝置1中，在驅動電流被供給線圈13的情況下，在磁電路中生成推力，線圈線軸12在前后方向(軸向方向)上移動，線圈線軸12的驅動力(驅動能量)經(jīng)由壓電元件14、14和14傳送到膜片15，并且膜片15對應于線圈線軸12的移動而振動。同時，電流被供給壓電元件14、14和14，相應的壓電元件14、14和14伸縮，并在前后方向上移動，以及膜片15還對應于壓電元件14、14和14的移動而振動。隨著膜片15的振動，輸出由放大器放大的聲音。

如上所述，在揚聲器裝置1中，壓電元件14、14和14耦合到線圈線軸12在圓周方向上的相應部分。因此，揚聲器裝置1的驅動部分不會過重，改進了瞬態(tài)特性，并且確保了寬帶再現(xiàn)。因此，確保了良好的聲音質量和良好的聲壓。

此外，在線圈線軸12的圓周方向上以相等的間隔設置壓電元件14、14和14。因此，確保了壓電元件14、14和14相對于線圈線軸12的良好位置平衡。驅動力(驅動能量)穩(wěn)定地經(jīng)由壓電元件14、14和14從線圈線軸12傳送到膜片15，并且驅動力(驅動能量)穩(wěn)定地從壓電元件14、14和14傳送到膜片15，由此減少了驅動損耗。

<操作期間對揚聲器裝置的控制>

在下文中，將描述操作期間對揚聲器裝置1的控制(參見圖2至圖7)。

首先，將描述在揚聲器裝置1中執(zhí)行的控制的測量結果。

圖2示出了當揚聲器裝置1的每個驅動部分被驅動時所獲得的脈沖響應特性的結果。具體而言，將驅動電流被供給線圈13以操作驅動部分(線圈驅動部分)的狀態(tài)與電流被供給壓電元件14、14和14以操作驅動部分(壓電驅動部分)的狀態(tài)相比，并示出比較結果。供給線圈13的驅動電流和供給壓電元件14、14和14的電流是基于相同的輸入信號的。

在圖2中，水平軸表示時間，并且垂直軸表示增益(聲壓)。實線表示線圈驅動部分被驅動的狀態(tài)，并且虛線表示壓電驅動部分被驅動的狀態(tài)。

如圖2中所示，通過驅動線圈驅動部分而操作的膜片15的初始驅動時間與通過驅動壓電驅動部分而操作的膜片15的初始驅動時間之間存在差異。驅動線圈驅動部分的操作從驅動壓電驅動部分的操作延遲了時間t。

圖3示出了通過揚聲器裝置1的每個驅動部分而操作的膜片15的相位特性。具體而言，對于線圈驅動部分和壓電驅動部分中的每一個測量加速度和相位，其中交叉頻率被定義為7khz。

在圖3中，水平軸表示頻率，并且垂直軸表示加速度或相位。上部的兩個圖示出了線圈驅動部分的加速度和相位，而下部的兩個圖示出了壓電驅動部分的加速度和相位。

如圖3中所示，由驅動線圈部分驅動的膜片15的相位從由壓電驅動部分驅動的膜片15的相位反轉。

基于如上所述的時間延遲t和相位反轉的結果，在揚聲器裝置1中執(zhí)行如下所述的時間校正和相位反轉控制。

例如，它們受校正控制裝置30控制(參見圖4)。校正控制裝置30是算術處理裝置(諸如dsp(數(shù)字信號處理器))，該校正控制裝置響應于輸入信號而將線圈驅動部分的操作時間延遲時間t，并將壓電驅動部分的相位反轉180度。

輸入信號p被輸入到向線圈13傳送信號的放大器31，并且被輸入到向壓電元件14、14和14傳送信號的放大器32。操作時間和相位被校正控制裝置30校正的信號被輸入到放大器32。因此，由校正控制裝置30校正后的信號從放大器32輸入到壓電元件14、14和14。

應當注意到，如圖5中所示，揚聲器裝置1可以被配置為使得lpf(低通濾波器)電路33插入到用于放大器31的輸入電路中，以取出低頻率分量并且抑制高頻分量，并且hpf(高通濾波器)電路34被插入到用于放大器32的輸入電路中，以取出高頻分量并抑制低頻分量。

圖6和圖7示出了在執(zhí)行時間校正和相位校正之前和之后的特性的結果。圖6示出了脈沖響應特性，而圖7示出了頻率響應特性。

在圖6中，水平軸表示時間，并且垂直軸表示增益(聲壓)。在圖7中，水平軸表示頻率，并且垂直軸表示增益(聲壓)。在圖6和圖7中，實線表示校正之后的狀態(tài)，虛線表示校正之前的狀態(tài)。

如圖6中所示，在執(zhí)行時間校正和相位校正之后，增益尤其在峰值處較高，并且獲得良好的聲壓。而且，如圖7中所示，在執(zhí)行時間校正和相位校正之后，增益尤其在高頻區(qū)域較高，并且獲得良好的聲壓。

如上所述，在揚聲器裝置1中執(zhí)行時間校正，以便使驅動電流被供給線圈13時膜片的初始驅動時間與電流被供給壓電元件14、14和14時膜片的初始驅動時間大致匹配。

因此，在線圈驅動部分和壓電驅動部分操作時的響應特性中的時間滯后被抵消，并且確保了良好的聲音質量。

此外，由于對線圈驅動部分和壓電驅動部分執(zhí)行時間校正，因此如同操作一個驅動部分那樣操作線圈驅動部分和壓電驅動部分。因此，聲音質量可以得到改進。

此外，執(zhí)行相位校正，以便使驅動電流被供給線圈13時膜片15的相位與電流被供給壓電元件14、14和14時膜片15的相位匹配。

因此，驅動電流被供給線圈驅動部分時膜片15的相位與驅動電流被供給壓電驅動部分時膜片15的相位之間的失配被校正，并且確保了更好的聲音質量。

<結論>

圖8示出了相關技術中僅包括線圈驅動部分的揚聲器裝置和根據(jù)本技術的揚聲器裝置1在高帶寬處的頻率響應特性的結果。應當注意到，除壓電元件14、14和14之外，相關技術中的揚聲器裝置的構造與揚聲器裝置1的構造相似，以及包括相同的構件并且由與揚聲器裝置1一樣的材料形成。

在圖8中，水平軸表示頻率，并且垂直軸表示增益(聲壓)。實線表示揚聲器裝置1的狀態(tài)，而虛線表示相關技術中的揚聲器裝置的狀態(tài)。

如圖8中所示，與相關技術中的揚聲器裝置相比，在揚聲器裝置1中，在高帶寬處增益高并且獲得良好的聲壓，以及在寬再現(xiàn)帶寬處也獲得了良好的增益。

如上所述，揚聲器裝置1包括壓電元件14、14和14，以及膜片15。壓電元件14、14和14中的每一個的一端(后端)耦合到線圈線軸12在移動方向(前后方向)上的前端，并且壓電元件14、14和14在與線圈線軸12的移動方向(前后方向)相同的方向上移動。膜片15的內(nèi)圓周部分耦合到壓電元件14、14和14中的每一個的另一端(前端)。膜片15與壓電元件14、14和14中的每一個的每個耦合部分以及壓電元件14、14和14與線圈線軸12的每個耦合部分位于移動方向上的直線上。

因此，由磁電路生成的驅動力經(jīng)由位于直線上的兩個耦合部分傳送到膜片15。因此，在膜片15中的驅動損耗減少的同時，在較寬的帶寬處確保良好的聲音輸出。

而且，壓電元件14、14和14的耦合部分位于比膜片15的中心更靠外的位置，并且壓電元件不與膜片的中心部分耦合，在中心部分處的頻率響應特性有可能是單峰特性。因此，在較寬的帶寬上確保了良好的聲音輸出。

此外，各自具有較大驅動力和快速響應能力的d33模式的壓電元件14、14和14被用作驅動部分。與僅線圈線軸12被用作驅動部分的情況相比，可以改進瞬態(tài)響應特性。

<壓電元件的替代實施例>

上面的說明書示出了在前后方向(移動方向)上延伸并且在圓周方向上分開地設置的壓電元件14、14和14。在揚聲器裝置1中，可以代替壓電元件14、14和14使用圓形(例如環(huán)形)壓電元件14a(參見圖9)。

例如，壓電元件14是單層元件。應當注意到，與壓電元件14類似，壓電元件14a可以是層疊型壓電元件，其中在前后方向上層疊各層。

壓電元件14a的一端(背面)耦合到線圈線軸12的前端的整個圓周，并且壓電元件14a的另一端(正面)耦合到膜片15的內(nèi)圓周部分的整個圓周。因此，膜片15與壓電元件14a的耦合部分和壓電元件14a與線圈線軸12的耦合部分位于移動方向上的直線上。

與壓電元件14類似，壓電元件14a使用d33模式的壓電元件。

如上所述，由于環(huán)形壓電元件14a耦合到線圈線軸12的整個圓周方向，因此確保了壓電元件14a相對于線圈線軸12和膜片15的良好位置平衡。因此，驅動力(驅動能量)穩(wěn)定地經(jīng)由壓電元件14a從線圈線軸12傳送到膜片15中，并且驅動力(驅動能量)穩(wěn)定地從壓電元件14a傳送到膜片15，由此減少驅動損耗。

此外，由于使用耦合到線圈線軸12的整個圓周并耦合到膜片15的整個圓周的壓電元件14a，因此膜片15在輸出聲音的整個頻率區(qū)域之上穩(wěn)定且可靠地振動。

<其它>

上面的說明書示出了從前側按照膜片15、壓電元件14或14a、和線圈線軸12的次序定位。例如，膜片15、壓電元件14或14a、和線圈線軸12之間的位置關系可以被配置為使得從前側按照膜片15、線圈線軸12、和壓電元件14或14a的次序定位。

<本技術>

本技術可以具有以下配置。

(1)一種揚聲器裝置，包括：

環(huán)形線圈線軸，至少部分地設置在軛和磁體之間；

纏繞在所述線圈線軸周圍的線圈，線圈被構造為隨線圈線軸移動，其中驅動電流被供給線圈；

壓電元件，壓電元件的一端耦合到線圈線軸在移動方向上的一端，壓電元件被構造為在電流被供給壓電元件的情況下伸縮并且在與所述移動方向相同的方向上移動；以及

膜片，具有耦合到壓電元件的另一端的內(nèi)圓周部分，

膜片與壓電元件的耦合部分和壓電元件與線圈線軸的耦合部分位于移動方向上的直線上。

(2)根據(jù)以上(1)所述的揚聲器裝置，其中

壓電元件耦合到線圈線軸在圓周方向上的一部分。

(3)如以上(2)所述的揚聲器裝置，其中

設置多個壓電元件，以及

在線圈線軸的圓周方向上以相等的間隔分開地設置所述多個壓電元件。

(4)根據(jù)以上(1)至(3)中任一項所述的揚聲器裝置，其中

壓電元件被形成為環(huán)形，以及

壓電元件耦合到線圈線軸的整個圓周方向并且耦合到膜片的整個圓周方向。

(5)根據(jù)以上(1)至(4)中任一項所述的揚聲器裝置，其中

壓電元件是層疊型壓電元件，其中在移動方向上層疊各層。

(6)根據(jù)以上(1)至(5)中任一項所述的揚聲器裝置，其中

執(zhí)行時間校正，以便使驅動電流被供給線圈時膜片的初始驅動時間與電流被供給壓電元件時膜片的初始驅動時間大致匹配。

(7)根據(jù)以上(1)至(6)中任一項所述的揚聲器裝置，其中

執(zhí)行相位校正，以便使驅動電流被供給線圈時膜片的相位與電流被供給壓電元件時膜片的相位匹配。

(8)根據(jù)以上(1)至(7)中任一項所述的揚聲器裝置，其中

所述壓電元件是使用d33模式的壓電元件。

附圖標記列表

1揚聲器裝置

6磁體

7軛

12線圈線軸

13線圈

14壓電元件

15膜片

14a壓電元件